DE9003335U1

DE9003335U1 - Sicherheitsvorrichtung für Maschinen zum Schutz vor Überlast

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Publication number: DE9003335U1
Application number: DE9003335U
Authority: DE
Original assignee: Ktr Kupplungstechnik 4440 Rheine De GmbH
Current assignee: Ktr Kupplungstechnik 4440 Rheine De GmbH
Priority date: 1990-03-21
Filing date: 1990-03-21
Publication date: 1990-08-16
Anticipated expiration: 2000-03-22

Description

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DIPL-ING. HELMUT ARENDT

PATENTANWALT

Hubertusse 2 ■ 3000 Hannover 1

K 926/A/S
Anmelder: Firma

KTR Kupp Lungstechnik GmbH

Rodde r Damm

4440 Rheine 1

Sicherheitsvorrichtung für Maschinen zum Schutz vor überlast

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum Schutz für Maschinen und Antriebselemente vor überlast, bestehend aus einer Antriebsnabe, einem mit dem Abtrieb verbindbaren Durchrastring mit mehreren, ein Drehmoment übertragenden Wälzkörpern, einem mit dem Durchrastring über die Wälzkörper in formschlüssiger Verbindung stehenden Schaltdruckring, der unter einstellbarer Federkraft gegen die Wälzkörper gedrückt wird, wobei zur Aufnahme der Federkraft ein Drucklager zwischen einem Bund der Antriebsnabe und dem Durchrastring angeordnet ist.

Zum Schütz vor überI astdefekten ist es bekannt, einzelne Maschinenelemente, die zu einem Antrieb gehören und auch die Maschine mit einer Dimensionierung zu versehen. Aus Kostengründen ist dieser Weg heute nicht mehr beschreitbar. Die einzelnen Maschinenelemente müssen bis an die Grenze ihrer Möglichkeiten ausgenutzt werden. Je kritischer die Auslegung vorgenommen wird, umso wichtiger ist ein Schutz gegen überlast. Die Entstehung einer überlast kann durch starke ßesch leunigungs- oder Verzögerungskräfte erfolgen. Die häufigsten über I astfä I Ie treten durch Feh I bedienungen der Antriebsmaschine, Alterungserscheinungen und systembedingte Fehler auf. Es ist bekannt, für solche Fälle Sicherheitselemente für einstellbare Drehmomente zu verwenden. Hierzu gehören beispielsweise mit Formschluß arbeitende Sicherheitsnaben, die dem eingangs genannten Gattungsbegriff zuzu-

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ordnen sind. Sie wirken mit einem Endschalter zur Abscha Uung des Antriebs zusammen. Bei einem überLastmoment wird ein die Antriebsnabe umfassender Scha ltdruckring axial verschoben. Der axiale Hub führt zum Betätigen des Endschalters und Ausschalten des Antriebs.

Zur Anwendung bei verschiedenen Maschinen, beispielsweise Aufzügen oder bei Spinde I hubgetrieben , ist es von Vorteil, nach dem überschreiten eines Grenzmoments und Ausschalten der Antriebsmaschine ein Rest- oder Haltemoment zu übertragen, um beispielsweise eine an einem Aufzug hängende Last abzufangen oder im FaLl von SpindeLhubgetrieben , ein Absacken der Werkzeugeinheit zu verhindern. Die bekannten formschlüssig arbeitenden, eingangs genannten Sicherheitsvorrichtungen sind dafür nicht geeignet.

Der Erfindung Liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherheitsvorrichtung zum Schutz für teure Maschinen und Antriebselemente vor überlast zu schaffen, welche in der Lage sind, nach der Trennung der Antriebsnabe ein Rest- oder Haltemoment zu erzeugen, um beispielsweise die von einer Maschine gehaltene Last abzufangen. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den An- und Abtriebsteilen der Vorrichtung zusätzliche, einen Reibschluß hervorrufende SicherheitsteiLe angeordnet sind.

Die zusätzlich, einen Reibschluß hervorrufenden Sicherheitse Lemente beginnen zu wirken, sobald die Wälzkörper, Kugeln oder Rollen, aus dem Scha Ltdruckring ausrasten. Das Rutschmoment kann aber auch ständig wirken, um kleinere das Drehmoment (Nennmoment) überlagernde Wechselmomente zu dämpfen (beispielsweise Verschleißminderung in den Senkungen, an den Rollen bzw. Kugeln). Mit den reibsch lüssigen Sicherheitselementen kann ein Drehmoment übertragen werden, das sowohl kleiner als auch größer ist als das durch die Wälzkörper übertragene Anlagenmoment. Es kann auch als Haltemoment oder sekundäres Moment bezeichnet werden. Die erfindungsgemäße Ausführung kann bei Werkzeugmaschinen zum Abfangen vertikaler

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Lasten, beispielsweise bei Spindelhubgetrieben oder auch bei Aufzügen eingesetzt werden. Hier wird, sobald das Anlagenmoment überschritten ist, d.h. wenn ein Aufzug zu hoch belastet ist, die weitere Förderung eingestellt. Die hängende Last kann durch das Haltemoment abgefangen und gegebenenfalls sanft wieder abgesetzt werden. Ein zu rasches Absinken wird verhindert.

Zur vorteilhaften Gestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, den S cha 11druckring fest mit einem ersten Reib- und einem Gegendruckring zu verbinden, zwischen welchen beiden ein zweiter mit dem Durchrastring verbundener Reibring eingespannt ist. Die drehmoment übertragenden Reibkräfte der Reibringe sind einstellbar. Hierbei sind die formschlüssig in Verbindung stehenden drehmomentübertragenden Teile und die Reibschlußteile konzentrisch ineinander angeordnet. Es sind aber ebenso in Reihe angeordnete zusätzliche Sicherheitsteile möglich.

Weitere, den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Sicherheitsnabe mit konzentrisch angeordneten Sicherheitstei len,

Fig. 2 eine Sicherheitsnabe mit axial hintereinander angeordneten f&ogr;rmschIüssigen und reibsch lüssigen Sicherheitstei len,

Fig. 3 eine Sicherheitsnabe mit axial hintereinander angeordneten form- und reibschlüssigen Sicherheitsteilen, wobei die reibschlüssigen Sicherheitsteile von denen der Ausführung gemäß Fig. 2 abweichen und

Fig. 3a, 3b Einzelheiten der reibschlüssigen Sicherheitsteile der Ausführung gemäß Fig. 3 im größeren Maßstab.

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Die Ausführung gemäß Fig. 1 zeigt eine Sicherheitsnabe 1 , die auf einer nicht dargestellten Antriebswelle befestigbar ist. Auf der Nabe ist formschlüssig ein Scha 11druckring 2 angeordnet, der unter der Kraft von Tellerfedern 3 über Wälzkörper 4 gegen einen Durchrastring 5 gedrückt wird. Die Kraft der Tellerfedern ist mit einem Schraubring 6 einstellbar. Zu diesem Zweck ist die Nabe mit einem Stellgewinde 7 versehen. Der Durchrastring ist mit Gewindebohrungen 8 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für einen Reibring 13 und den nicht dargestellten Abtrieb, beispielsweise ein Zahnrad, versehen.

r Über einen Bolzenring 10, der mittels Schrauben 11 am Schaltdruckring befestigt ist, wird eine formschlüssige Verbindung mit Hilfe der Bolzen 12 mit einem Reibring 9 hergestellt. Im Sinne des Kraftflusses vom Antrieb zum Abtrieb werden der Reibring 9 als erster und der Reibring 13 als zweiter Reibring bezeichnet.

Zwischen den Reibringen sind Reibbelagringe 14 und 15 angeordnet. Der Anpreßdruck zwischen den Reibringen und den Reibbelägen wird über Stiftschrauben 16 erzeugt, die durch den ersten Reibbelag 9 hindurch in einen Druckring 18 greifen. Zwischen den Schraubenmuttern und dem ersten Reibring 9 sind Druckfedern 17 angeordnet. Der Axialdruck der Tellerfedern 3 wird vom Schalt-( druckring 2 über die Wälzkörper 4 auf den Durchrastring 5 und von diesem zur Kompensierung über ein Nadellager 19 auf einen Bund 1a der Nabe 1 übertragen.

Im NormaI betrieb geht der Kraftfluß von der Nabe 1 über den S cha 11druckring 2 und die Wälzkörper in Form zylindrischer Rollen 4 zum Durchrastring 5. Am Durchrastring ist der Abtrieb befestigt. Bei einem Überlastmoment ist die resultierende Axialkraft, die auf die Rollen wirkt größer als die durch die Tellerfedern 3 wirkende Kraft. Es folgt ein Herausdrehen der zylindrischen Rollen 4 aus den Senkungen im S cha 11druckring 2. Der Schaltdruckring führt einen axialen Hub aus, der zum Betätigen

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eines nicht dargestellten Endschalters und das Ausschalten des Antriebs führt. Nach der Beseitigung der überlast ist ein Einrasten der Rollen in die Senkungen nach einer Weiterdrehung, gegebenenfalls erst nach einer vollständigen Umdreh-ung von 360 , wieder möglich. Beim Durchrasten fällt das Drehmoment auf ein geringeres Restmoment, da der Schaltdruckring 2 mit dem Bolzenring 10 fest verbunden ist und dieser über Bolzen 12 das Drehmoment auf den ersten Reibring 9 überträgt. Von dort gelangt die Kraft über die reibschlüssige Verbindung zum zweiten Reibring 13 an der Abtriebsseite, d.h. zum nicht dargestellten Abtriebselement, beispielsweise Zahnkranz.

In der Fig. 2 und in allen übrigen Figuren sind gleiche Vorrichtungsteile mit gleichen ßezugszi ffern versehen. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Fig. 1 durch eine Reihenanordnung der zusätzlichen, einen Reibschluß herbeiführenden Sicherheitsteile. Die Nabe 1 ist hinter dem Nabenbund 1a mit einer Verlängerung versehen. In diesem Bereich trägt die Nabe einen Reibbe I agring 21, der mit einer Seite an dem Nabenbund 1a unter Druck anliegt. Die axial gerichtete Druckkraft wird durch eine Tellerfeder 22 aufgebracht, die zwischen einem festen Druckring 23 und einem axial verschiebbaren Druckring 24 eingespannt ist. Der Druckring 24 ist über Mitnahmestifte 25 formschlüssig mit einem Zahnkranz V als Abtriebsteil verbunden. Mit 27 ist ein Gleitlager zwischen diesen Teilen und der Nabenverlängerung bezeichnet. Die Spannkraft der Tellerfeder 22 ist durch Schrauben 28 einstellbar. Diese Schrauben greifen in Gewindebohrungen des Zahnrades 26.

Beim Normalbetrieb wird das Drehmoment, ausgehend von der Nabe 1, über den Schaltdruckring 2, die Wälzkörper 4 in Form zylindrischer Rollen oder Kugeln auf den Durchrastring 5 und von dort auf das Zahnrad 26 übertragen. Bei überlast rasten die Wälzkörper 4 wieder aus den Senkungen im Schaltdruckring 2 aus. Dadurch beginnt der Reibschluß zwischen dem Nabenbund 1a und dem Reibbelagring 21 zu wirken. Dieser überträgt die Reibkraft auf den Druck-

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ring 24 und geht von dort durch die Mitnehmerstifte 25 als Drehmoment auf das Zahnrad 26 über.

Bei den Ausführungen gemäß Fig. 3, 3a und 3b unterscheidet sich die Vorrichtung von der Gestaltung gemäß Fig. 2 durch eine besondere Form des ReibbeLagringes 31, der eine keilförmige Gleitebene 31a aufweist. Eine entsprechend ausgebildete Keilfläche zeigt der Druckring 34 mit 34a. Die axiale Druckkraft wird wieder durch eine Tellerfeder 22 aufgebracht. Durch die Axialwirkung des Druckrings 34 werden auf den Bund 1a und das Zahnrad wirkende Kraftkomponenten erzeugt. Diese Form des dreieck- f förmigen Reibbelages, der aus einzelnen Segmentstücken gebildet werden kann, besteht darin, daß ein drehmoment übertragender Stift zwischen dem Druckring und dem Zahnrad entfällt. Die Verbindung vom Zahnrad zur Nabe ist spielfrei. Dem Nenndrehmoment überlagerte Drehschwingungen können deshalb in der Wälzkörperverbindung keine große Wirkung entfalten. Dadurch wird der Verschleiß an den Rollen bzw. an den Senkungen in dem Schaltdruckring wesentlich verringert.

Die Fig. 3a und 3b zeigen Ausschnitte aus dem Bereich des Reibbelagringes 31 in vergrößertem Maßstab. Statt einer einfachen kann auch eine zweifach geschichtete Tellerfeder 32 oder eine Schraubendruckfeder 33 zum Einsatz gelangen.

Bei einer überlast rasten die zylindrischen Rollen 4 aus ihren Senkungen im Schaltdruckring 2 aus. Die formschlüssige Drehmomentverbindung zwischen der Antriebsnabe 1 und dem Zahnrad 26 wird unterbrochen. Dadurch beginnt die Reibschlußverbindung zwischen dem Nabenbund 1a und dem ReibbeI agring 31 zu wirken, der mit einer Seite am Nabenbund 1a anliegt und mit einem weiteren an der Nabenbohrung des Zahnrades 26. Das Rest- oder Haltemoment, das auch als senkundäres Moment bezeichnet werden kann, wird somit vom Nabenbund unmittelbar auf das Zahnrad übertragen.

Claims

·* (( (ftl DIPL-ING. HELMUT ARENDT PATENTANWALT Hubertussir- 2 3000 Hannover 1 K 926/A/S Aktenzeichen: G 90 03 335.3 Anme Lder : Firma KTR KuppLungstechnik GmbH Rodder Damm 4440 Rheine 1 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Sicherheitsvorrichtung zum Schutz für Maschinen und Antriebselemente vor überlast, bestehend aus einer Antriebsnabe, einem mit dem Abtrieb verbindbaren Durchrastring mit mehreren, ein Drehmoment übertragenden Wälzkörpern, einem mit dem Durchrastring über die Wälzkörper in formschlüssiger Verbindung stehenden Schaltdruckring, der unter einstellbarer Federkraft gegen die Wälzkörper gedrückt wird, wobei zur Aufnahme der Federkraft ein Drucklager zwischen einem Bund der Antriebsnabe und dem Durchrastring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den An- und Abtriebsteilen der Vorrichtung zusätzliche, einen Reibschluß hervorrufende Sicherheitsteile (9,13,14,21,24,31,34) angeordnet sind.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schrauben (16,28) zum Einstellen der Reibschlußkräfte.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssig in Verbindung stehenden drehmomentübertragenden Teile (2,4,5) und die Reibschlußteile (9,13) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssig in Verbindung stehenden drehmomentübertragenden Teile und die Reibschlußteile da, 21; 1a, 31) in Reihe angeordnet sind.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scha Ltdruckring (2) fest mit einem ersten Reibring (9) und einem Druckring (18) verbunden ist, zwischen welchen beiden ein zweiter, mit dem Durchrastring verbundener Reibring (13) eingespannt ist.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die drehmoment übertragenden Reibkräfte durch Schrauben einstellbar sind.

7. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- s- net, daß die Reibringe und der Druckring den Durchrast- und den Schaltdruckring konzentrisch umfassen.

8. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchrastring formschlüssig mit einem axial verschiebbaren Reibring verbunden ist, der zwischen einem Nabenbund und einem auf der Nabe axial verschiebbaren Druckring eingespannt ist.

9. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Reib- und Druckringen Reibbelagringe angeordnet sind.

( 10. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Reibbe I agring (21) vorgesehen ist, der über einen federbelasteten Druckring (24) gegen einen Nabenbund (1a) preßbar und gleichzeitig über den Druckring und einen Mitnahmestift (25) mit dem Abtriebsteil verbunden ist.

11. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ReibbeI agring (31) vorgesehen ist, der unmittelbar zwischen der Nabe (1) und dem Abtriebsteil (26) wirkend ausgebildet ist.

12. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ReibbeIagring (31) eine Keilfläche (31a) aufweist, an welcher ein federbelasteter Druckring (34), ebenfalls mit einer Keilfläche (34), anliegt.

13. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druckring (34) wirkende Federkraft einstellbar ist.